Учебное пособие 880

9.2. Находят разности | yk yk |:

для 1-го опыта |8,15–8,0|=0,15; для 2-го опыта |7,35–7,5|=0,15; для 3-го опыта |6,45–6,6|=0,15; для 4-го опыта |5,65–5,5|=0,15.

9.3. Рассчитывают дисперсию неадекватности:

9.4. Рассчитывают критерий Фишера:

F 0,09 5,14. 0,0175

9.5. Сравнивают значение F со значением Fт(P; f1; f2) критерия Фишера из табл. 3. Из табл. 3 при f1=N–N–4–3=1; f2=N(m–1)=4(2–1)= =4 и уровне вероятности 0,95 (или значимости α=1–P=1–0,95=0,05) критерий Фишера Fт(0,95; 1; 4) имеет значение, равное 7,7.

Результат сравнения табличного значения критерия Фишера Fт (7,7) с рассчитанным критерием F (5,14) удовлетворяет неравенству F<Fт. На этом основании с вероятностью 0,95 делается вывод, что уравнение y=6,9–0,85X1–0,40X2 адекватно описывает экспериментальные данные и может служить хорошей основой для поиска оптимальных значений факторов исследуемого процесса.

5.Контрольные вопросы

1.Сущность плана ПФЭ 22 и принципы его построения.

2.Как определяется центр эксперимента и интервал варьирования факторов?

3.Как перевести натуральные значения факторов в кодированные (безразмерные) величины?

4.Как рассчитывается в уравнении регрессии коэффициент, характеризующий средний выход процесса?

5.Как рассчитывается в уравнении регрессии коэффициент, характеризующий степень влияния фактора на выход процесса?

6.По какому условию проверяется значимость коэффициентов в уравнении регрессии?

7.В каком случае и как устанавливается адекватность уравнения регрессии?

29

6. Варианты индивидуальных заданий

Номер варианта соответствует номеру фамилии студента в журнале преподавателя.

Из представленных ниже вариантов выполнить два задания. Задание 1. Указать факторы и их уровни, а также параметры

оптимизации при исследовании процесса:

1.Термического окисления кремния;

2.Химико-механического полирования;

3.Химического осаждения из газовой фазы;

4.Жидкостного травления;

5.Плазмохимического травления;

6.Реактивно-ионного травления;

7.Ионно-лучевого травления;

8.Вакуум-термического осаждения;

9.Магнетронного распыления;

10.Нанесения фоторезиста;

11.Экспонирования фоторезиста;

12.Диффузионного легирования;

13.Ионной имплантации;

14.Ультразвуковой сварки;

15.Термокомпрессионной сварки.

Задание 2. Применяя для эксперимента план ПФЭ 22 математически описать процесс, представленный результатами в табл. 4, и установить адекватность уравнения регрессии при выбранных значениях входных факторов. Все эксперименты проводились в двух повторностях.

30

Продолжение табл. 4

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НИР

В какой бы конкретной области ни проводились исследования, им присущи некоторые общие черты, а именно компоненты исследования, которые можно сформулировать так

1.Постановка задачи, проблемы.

2.Предварительный анализ имеющейся информации, условий

иметодов решений задач данного класса.

3.Выдвижение гипотез, новых научных и технических реше-

ний.

4.Планирование и организация натурного или теоретического эксперимента.

5.Проведение эксперимента.

6.Анализ и обобщение полученных результатов.

7.Проверка исходных гипотез на основе полученных фактов.

8.Окончательная формулировка новых фактов и законов. Получение объяснений и прогнозов.

Это, разумеется, лишь общая схема исследований, которая может в той или иной мере видоизменяться в зависимости от имеющихся исходных данных и от конкретных целей исследования.

Заключительным этапом любого прикладного исследования должно быть внедрение в производство полученных результатов.

При письменном (литературном) оформлении научной работы начинающий исследователь должен учесть ряд моментов.

Прежде всего, данные, полученные в эксперименте, необхо-

31

димо сначала осмыслить, глубоко оценить их теоретическое значение и практическую ценность. Далее необходимо оценить прочитанную литературу и критически сопоставить литературные данные и собственные результаты, вдумчиво рассмотреть материалы сопоставления, чтобы получить ответ на вопрос: «Что нового сделано исследователем в результате проведенной работы?»

Любая выполненная НИР должна содержать три основные части: теоретическую, экспериментальную и экономическую. Материал этих частей должен быть представлен в отчете. Изложение материала по указанным частям при написании научной работы (отчета, дипломной работы, отчета по УИРС, статьи) представляется в следующем виде.

1.4. Заключение, цель и задачи.

В параграфах 1.1, 1.2, 1.3 раскрывается теоретический (литературный) материал по выбранным задачам собственного исследования.

Формулировка параграфов 3.1, 3.2, 3.3 практически всегда соответствует задачам исследования, указанным в литературном

32

Библиография (или Список использованных источников).

Приложения

Краткая характеристика разделов.

Введение — это довольно трудная часть работы при написании отчета.

Здесь вначале показываются основные задачи, стоящие перед той отраслью или областью науки, которой исследователь занимается. Далее обосновывается необходимость проведения данной НИР, то есть дается ответ на вопрос: почему он занялся этой темой, чем вызвано выполнение таких исследований и, таким образом, обосновывается актуальность темы.

Глава 1. Литературный обзор. Написание обзора по теме — сложная, трудоёмкая работа.

Основная задача обзора литературы — дать читателю, (оппоненту) более полное представление о состоянии вопроса или вопросов, затрагиваемых темой. Автор обзора должен выбрать информацию из литературных источников и представить её так, чтобы читатель сумел легко установить — какие вопросы получили отражение в литературе, какие из них нашли частичное отражение в литературе, какие из вопросов по тем или иным причинам неправильно разрешены или вовсе не привлекли внимание ученых.

На основании этого для читателя обзора (оппоненту работы) должны быть очевидны, не только необходимость проведения дальнейших исследований, но и направления их.

Следовательно, если во введении читатель, доверяя автору, согласился с тем, что тема актуальна, то на основании данных обзора литературы он должен лично убедиться в этом.

В литературном обзоре автору (студенту-исследователю) необходимо показать взгляды других авторов (исследователей), изучавших тот или иной вопрос данной проблемы или данного направления.

Примеры.

1. Ряд авторов [Петров И.О.,1985, Остроумов Л.А., 1991] показали, что

(указываются Ф.И.О. ученых, на результаты которых ав- тор-исследователь ссылается в литературном обзоре).

2 .В литературе [1, 6, 9] имеются сведения, что

33

(указывается ссылка на использованный источник информации, соответствующий номеру 1, 6, 9 в списке использованной литературы).

Влитературном обзоре автор-исследователь обязательно должен выразить своё отношение к рассматриваемому вопросу и показать свои взгляды на вопросы, высказать своё мнение.

Вконце литературного обзора необходимо сделать крат-

кое заключение, в котором со строгой научной объективностью

автор-исследователь должен показать все положительное, что было сделано его предшественниками, какие были недостатки, какие вопросы остались неразрешенными, каковы пути их решения и, наконец, обосновать направление собственного исследования, ука-

зав его цель и задачи.

Глава 2. Постановка работы и методы исследования

Содержание данной главы:

1.Дается характеристика изучаемого объекта.

2.Описываются условия постановки эксперимента. Постановка эксперимента может быть представлена в виде схемы (рисунка).

3.Отражаются и обосновываются выбранные методы анализа оценочных показателей (при использовании стандартных методов дается ссылка на ГОСТы, для новых модернизированных методов приводится их пропись).

4.Указывается повторность проведения опытов.

5.Указывается метод обработки экспериментальных данных. Таким образом, содержание этого раздела должно убедить

читателя в том, что, несмотря на большое количество существующих методик и методов, избранная автором методика постановки эксперимента и методы анализа в наибольшей степени соответствуют цели исследования.

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

Основным требованием к изложению материала в этом разделе является логическая преемственность содержания параграфов: содержание каждого последующего параграфа должно вытекать из предыдущего (то есть последующий параграф является как бы продолжением предыдущего).

Результаты исследования в этом разделе представляются в виде таблиц, графиков, уравнений, диаграмм и дается разъяснение, пояснение и обсуждение представленных в них результатов.

34

Глава 4. Экономическая часть

Она предусматривает расчет экономической эффективности от внедрения результатов работы, либо расчет цены на продукт от внедрения предлагаемой технологии.

Выводы — самая ответственная часть любого исследования.

Основным требованием, предъявляемым к выводу, является, прежде всего, его обоснованность. Вывод должен вытекать из ре-

зультатов проведенного исследования, он должен базироваться на фактах, а не на умозрительных построениях автора.

Вывод выполненной НИР должен отвечать запросам теории или практики, или тому или другому одновременно.

Таким образом, приступая к формулированию выводов, автор должен, прежде всего, ответить на вопрос — Какое теоретическое и практическое значение имеют факты, полученные в результате исследования?

Ответы на этот вопрос действительно будут выводами, о которых можно говорить, спорить и которые можно подвергать проверке. Особенность любого вывода — это то, что из фактов, полученных в результате исследования, должна вытекать какая-то закономерность.

Примеры формулирования начала выводов. Установлено, что

….; Выявлено, что ….;. Показано, что …., Рассчитано, что от внедрения …..

Библиография (или Список использованной литературы)

Составить его нетрудно, если автор располагает картотекой или ведет журнал регистрации использованной литературы. В список литературы отчета, ВКР вносят те работы, которые имеют непосредственное отношение к работе (к данной теме исследования). Нередко студенты в своих научных работах в тексте упоминают работу исследователей, а в списке её не приводят или наоборот. Чтобы избежать таких недостатков, следует в тексте ставить такой номер, под которым значится ФИО автора в списке литературы. Например. В тексте литературного обзора записано: По мнению Ю.П. Адлера [3] …, следовательно, в списке литературы цитируемый источник давать под номером 3. Адлер Ю.П. Планирование

эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер.

— М.: Наука, 1976. — 979 с.

Приложения

35

В них можно представить:

-исходные результаты исследований, которые подвергнуты математической обработке, например, в пакете Excel;

-акт промышленных испытаний;

-проекты разработанной нормативной документации на продукцию;

-дать теоретические выкладки необходимости математической обработки результатов исследований, то есть указать цель и задачи математической обработки;

-показать статистические величины и формулы их расчета;

-раскрыть необходимость определения корреляционной и функциональной зависимостей и привести формулу расчета коэффициента корреляции;

-выполнить расчеты по заданию в пакете Excel и представить результаты в распечатанном виде.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий/ Ю.П. Адлер. — М.: Наука, 1976. — 979 с.

2.Андреев Г.И. Основы научной работы и оформления результатов научной деятельности/ Г.И. Андреев. — М.: Финансы и статистика, 2003. — 269 с.

3.Ахназарова С.П. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии/ С.П. Ахназарова, В.В. Кафаров. — М.: Высш.

шк., 1978. — 319 с.

4.Бабуров Э.Ф. Основы научных исследований/ Э.Ф. Бабуров, Э.Л. Куликов, В.К. Мыригодов. — Киев: Вища шк., 1988. — 230 с.

5.Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования/ Д.И. Батищев. — М.: Сов. радио, 1975. — 216 с.

6.Винарский М.С., Планирование эксперимента в технологических исследованиях/ М.С. Винарский, М.В. Лурье. — Киев: Тех-

ника, 1975. — 168 с.

7.Гаскаров Д.В. Оптимизация технологических процессов в производстве электронных приборов/ Д.В. Гаскаров, А.А. Дахно-

вич. — М.: Высш. шк., 1986. — 191 с.

8.Грушко И.М. Основы научных исследований/ И.М. Глуш-

36

ко, В.М. Сиденко. — Киев: Вища шк., 1983. — 224 с.

9.Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ. Т.1./ Н. Дрейпер, Т. Смит. — М.: Финансы и статистика, 1986. — 366 с.

10.Космин В.В. Основы научных исследований (Общий курс)

/В.В. Космин. — М.: РИОР:ИНФА-М, 2017. — 227 с.

11.Кузнецов И.Н. Рефераты, курсовые и дипломные работы: методика подготовки и оформления/ И.Н. Кузнецов. — М.: Дашков и К, 2004. — 352 с.

12.Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка результатов/ В.Н. Лавренчик. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 272 с.

13.Методические указания по математической обработке результатов исследования с использованием табличного процессора EXCEL/ Сост. Т.Е. Кокшарова, Ц.Ц. Цыдыпов. — Улан-Удэ: Вост.- Сиб. гос. технолог. ун-т, 2002. — 40 с.

14.Налимов В.В. Теория эксперимента/ В.В. Налимов. — М.:

Наука, 1971. — 208 с.

15.Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов/ В.В. Налимов, Н.А Чернова. — М.:

Наука, 1965. — 340 с.

16.Научные работы: методика подготовки и оформления/ И.Н. Кузнецов. — Минск: Амалфея, 2000. — 544 с.

17.Обработка экспериментальных данных в MS Excel: методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов дневной формы обучения/ Сост. Е.Г. Агапова, Е.А. Битехтина.

— Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2012. — 32 с.

18.Основы научных исследований/ Под ред. В.И. Крутова. —

М.: Высш. шк., 1989. — 399 с.

19.Планирование эксперимента при разработке технологии и оборудования плазменного напыления/ В.Н. Лясков, Б.Ф. Рыженко.

— Обз. по электр. техн. Сер.7, 1982. Вып.2(854). — 68 с.

20.Спиридонов, А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов/ А.А. Спиридонов. — М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.

21.Сыпчук П.П. Методы статистического анализа при управлении качеством изготовления элементов РЭА/ П.П. Сыпчук, А.М. Талалай. — М.: Сов радио, 1979. — 168 с.

22.Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами/ Д. Химмельблау. — М.: Мир, 1973. — 960 с.

37

23.Шенк X. Теория инженерного эксперимента/ Х. Шенк. — М.: Мир, 1972. — 382 с.

24.Шеффе Г. Дисперсионный анализ/ Г. Шеффе. — М.: Наука, 1980. — 512 с.

25.Штремель М.А. Инженер в лаборатории (организация труда)/ М.А. Штремель. — М.: Металлургия, 1983. — 128 с.

26.ГОСТ 7.32.61. Правила оформления отчетов и технической документации. — М.: Изд-во стандартов, 2002. — 48 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1. Математическая обработка экспериментальных данных …………………………………………. 1 Лабораторная работа №2. Математические методы планирования эксперимента …………………………………………….. 14 Лабораторная работа №3. Оформление результатов НИР ………………………………………………………………….... 31

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………………..36

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы научных исследований и техника эксперимента»

для студентов направления подготовки 28.03.02 «Наноинженерия» (профиль «Инженерные нанотехнологии в приборостроении»)

очной формы обучения

Составитель Липатов Геннадий Иванович

Компьютерный набор Г.И. Липатова

Подписано к изданию 04.04.2018 Уч.-изд. л. 2,2

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

38